Штамп для горячей изотермической штамповки

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при изготовлении деталей изотермической штамповкой в штампе, оснаш,енном индуктором . Цель изобретения - повышение КПД индукционного нагрева матрицы штампа при неизменном токе в индукторе. Матрица штампа разделена на секции, боковые поверхности которых покрыты теплостойким электроизоляционным материалом. Средняя ширина каждой секции в три раза превышает глубину проникновения магнитного поля индуктора в материал матрицы при ее нагреве. Благодаря электрическому разделению секций вихревые токи могут замыкаться только в каждой из них по отдельности . При указанной ширине секции практически весь ее объем участвует в тепловыделении . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я1) 4 В 21 3 13/02, 1/06

ВСЕСРР : ""Я

j13;", ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4042868/31-27

{22) 24.03.86 (46) 23.02.88. Бюл. № 7 (71) Уфимский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) Ю. К. Колечкин и С. В. Шапиро (53) 621.73 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 628982, кл. В 21 J 1/06, 1978. (54) ШТАМП ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ШТАМПОВКИ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при изготовлении деталей изотермической штамповкой в штампе, оснащенном ин„„SU„„1375395 А1 дуктором. Цель изобретения — повышение

КПД индукционного нагрева матрицы штампа при неизменном токе в индукторе. Матрица штампа разделена на секции, боковые поверхности которых покрыты теплостойким электроизоляционным материалом. Средняя ширина каждой секции в три раза превышает глубину проникновения магнитного поля индуктора в материал матрицы при ее нагреве. Благодаря электрическому разделению секций вихревые токи могут замыкаться только в каждой из них по отдельности. При указанной ширине секции практически весь ее объем участвует в тепловыделении. 1 ил.

1375395

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении деталей путем изотермической штамповки в штампах, оснащенных нагревателем.

Цель изобретения — повышение КПД индукционного нагрева матрицы штампа при неизменном токе в индукторе.

На чертеже показан штамп, поперечный разрез.

Штамп содержит наружный индуктор 1 10 и матрицу 2, состоящую из секций 3, заключенных в керамическую обойму 4. Боковые поверхности секций 3 покрыты теплостойким электроизоляционным материалом.

Штамп работает следующим образом.

При протекании по индуктору переменного тока i частоты f штамп пронизывается в осевом направлении переменным магнитным потоком, вызывающим появление в секциях матрицы вихревых токов. Благодаря 20 электрическому разделению секций вихревые токи могут замыкаться только в каждой из них.

Распределение плотности вихревых токов j от поверхности вглубь проводящей среды определяют формулой

1=), е ", где j — плотность тока у поверхности среды;

Х вЂ” расстояние от поверхности среды вглубь по нормали к этой поверхности. 30

Удельные потери на джоулевое тепло пропорциональны квадрату плотности тока р=в

При Ь 2й=ЗГ площадь поперечного сечения зоны активного тепловыделения, по которой замыкается вихревой ток, пропорциональна не а, а в. Поэтому с дальнейшим

40 уменьшением в увеличивается сопротивление вихревым токам и потери на джоулево тепло начинают падать. Следовательно, максим ум тепловыделения соответствует средней толщине секции, равной 2А.

Таким образом, изобретение позволяет

45 повысить КПД индукционного нагревателя, так как при той же напряженности внешнего магнитного поля, т.е. при том же токе в индукторе (а значит, и потерях в нем) в матрице существенно больше тепловыде50 ление, обусловленное покрытием секций матрицы теплостойкой электроизоляцией и выбором их средней ширины, равной утроенной глубине проникновения магнитного потока.

Формула изобретения

55 где S — удельное сопротивление, Ом.м.

Поскольку е " " (0,05, при х 1,5 обычно и считают зону Осхс1,5 Е зоной активного тепловыделения, а величину л =

= 1,5 — ее толщиной.

Глубина активной зоны ь (зоны эффективного тепловыделения вихревых токов) равна глубине проникновения д; умноженной на 1,5

g1 53 1 5. 503

% где — относительная магнитная проницаемость материала матрицы.

Поэтому необходимо, чтобы средняя толщина секции равнялась или была близка к удвоенной величине h.,т.е. в три раза (не более) превышала глубину проникновения Г . В этом случае практически весь объем секции принимает участце в тепловы-. делении. Количество тепла, выделенного в единицу времени в предлагаемом штампе, равно

P„-= (Инпар + 0вн +п(Риар -Вви) ) h, где Р„, - и D8H (/ч) — наружный и внутренний диаметр матрицы;

Ь вЂ” число секций;

h () — высота матрицы (осевой размер); . — удельное тепловыделение вихревых токов, равное

Ь ;

М, (А/М) — действующее значение напряженности магнитного поля у поверхности индуктора.

В сплошной несекционной матрице или в секционной, но при отсутствии электроизоляции между секциями (как в известном штампе), тепловыделение при тех же размерах и том же индукторе равно так как магнитное поле Ф, внутри матрицы отсутствует — оно скомпенсировано противодействием по правилу Ленца вихревых токов.

Таким образом, тепловыделение в предлагаемом штампе больше, чем в известном, в

= (1+ —" — ) + — — " — (1 — — )

Рп Х D ap раз.

В частности, при изготовлении монодиска с лопатками с наружным диаметром

0,5 м, внутренним 0,2 м, а числом секций, равным 20, мощность тепловыделения возрастает в 5,2 раза. При этом ток индуктора остается неизменным, а следовательно, не меняются и потери в нем.

Увеличение числа секций и приводит к уменьшению их средней толщины, в, так как ь—

Штамп для горячей изотермической штамповки, содержащий керамическую обойму, заключенную в нее секционную матри1375395

Составитель О. Корабельникова

Редактор А. Козориз Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 441/13 Тираж 588 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 цу и наружный индуктор, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД индукционного нагрева, боковые поверхности секций матрицы покрыты теплостойким электро4 изоляционным материалом, а средняя ширина каждой секции не более чем в три раза превышает глубину проникновения магнитного поля в материал матрицы.

Штамп для горячей изотермической штамповки Штамп для горячей изотермической штамповки Штамп для горячей изотермической штамповки 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при изготовлении деталей с жесткой регламентацией температурного режима штамповки , например, .в состоянии сверхпластичности металла заготовки

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к устройствам для крепления штампов

Изобретение относится к кузнечно-прессовому оборудованию, а именно к узлам, предназначенным для крепления штампа к столу пресса

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к получению поковок с изогнутой осью

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении осесимметричных деталей горячей штамповкой заготовки с одновременным ее кручением

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкциям штампов для объемной штамповки паковок

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к штампам для осадки заготовок, и может.быть применено во всех отраслях машиностроения

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при изготовлении деталей с жесткой регламентацией температурного режима штамповки , например, .в состоянии сверхпластичности металла заготовки

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении осесимметричных деталей горячей штамповкой заготовки с одновременным ее кручением

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкциям штампов для изотермической штамповки

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, к устройствам для изотермического деформирования

Изобретение относится к обработке металлов давлением, к технолотии ковки на радиально-ковочных машинах

Изобретение относится к обработке металлов давлением, преимущественно для изотермической штамповки сталей и сплавов

Изобретение относится к термомеханической обработке материалов с использованием грщропрессования и искусственного старения деформируемых алюминиевых сплавов и позволяет повысить прочность заготовок, которые могут быть использованы для изготовления поршней компрессоров

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано для нагрева заготовок перед обработкой давлением
Наверх